【正文】 引 言 ...........................................................1 第一章 文獻(xiàn)綜述 ................................................2 氨的基本用途 ........................................................ 2 合成氨技術(shù)的發(fā)展趨勢 ................................................ 3 合成氨操作條件的選擇 ................................................ 3 壓力 ................................................................................................................................ 4 溫度 ................................................................................................................................ 4 空間速度 ......................................................................................................................... 5 合成塔進(jìn)塔氣體組成 ....................................................................................................... 5 催化劑 ............................................................................................................................. 6 設(shè)計條件 ............................................................ 7 物料流程示意圖 ...................................................... 7 第二章 物料衡算 ................................................9 合成塔入口氣組成 .................................................... 9 合成塔出口氣組成 .................................................... 9 合成率計算 ......................................................... 10 氨分離器出口氣液組成計算 ........................................... 11 冷交換器分離出的液體組成 ........................................... 14 液氨貯槽馳放氣和液相組成的計算 ..................................... 15 液氨貯槽物料衡算 ................................................... 18 合成循環(huán)回路總物料衡算 ............................................. 19 第三章 能量衡算 ............................................... 32 合成塔能量衡算 ..................................................... 32 廢熱鍋爐能量衡算 .................................................... 34 熱交換器能量衡算 ................................................... 36 軟水預(yù)熱器能量衡算 ................................................. 37 水冷卻器和氨分離器能量衡算 ......................................... 38 循環(huán)壓縮機(jī)能量衡算 ................................................. 39 冷交換器與氨冷器能量衡算 ........................................... 41 合成全系統(tǒng)能量平衡匯總 ............................................. 43 第四章 熱交換器的設(shè)計計算 ..................................... 45 熱交換器的介紹及選型 ............................................... 45 熱交換器設(shè)備的工藝計算條件 ......................................... 45 換熱器 的機(jī)械設(shè)計 ................................................... 46 設(shè)備規(guī)格總結(jié) ....................................................... 49 結(jié) 論 .......................................................... 51 致 謝 .......................................................... 52 參考文獻(xiàn) ....................................................... 53 附 錄 .......................................................... 54 I 年產(chǎn)十萬噸合成氨合成工段工藝設(shè)計 摘要： 本次設(shè)計任務(wù)為年產(chǎn)十萬噸合成氨合成工段的工藝設(shè)計，氨合成工藝流程 一般包括分離和再循環(huán)、氨的合 成、惰性氣體排放等基本步驟，上述基本步驟組合成為氨合成循環(huán)反應(yīng)的工藝流程。其中氨合成工段是合成氨工藝的中心環(huán)節(jié)。通過查閱相關(guān)文獻(xiàn)和資料，設(shè)計了年產(chǎn)十萬噸合成氨廠合成工段的工藝流程，并借助 CAD 技術(shù)繪制了該工藝的管道及儀表流程圖和設(shè)備布置圖。 關(guān)鍵詞 ： 物料衡算 ； 氨合成 ； 能量衡算 II The Design of 100kt/a Synthetic Ammonia Process Abstract: There are many types of Ammonia synthesis technology and process, Generally, they includes ammonia synthesis, separation and recycling inert gases Emissions and other basic steps. Combining the above basic steps turnning into the ammonia synthesis reaction and recycling process, in which ammonia synthesis section is the central part of a synthetic ammonia process. The task of curriculum design is the ammonia synthesis section of an annual one hundred thousand tons synthetic ammonia plant. The position of fresh feed gas is: H2(%), N2(%), CH4(%), Ar(%) the temperature is 35℃ , the operating pressure is 31MPa, the inlet gas position of the Reactor is: NH3(%), CH4+Ar(%), it Requires the mole fraction of ammonia reacheds to % of outlet gas of synthesis reactor. By consulting the relevant literature and information, we designed the ammonia synthesis section of an annual one hundred thousand tons synthetic ammonia plant, with the help of CAD technology we designed piping and instrument diagram and equipment layout. Finally, we did the material balance accounting and the energy balance accounting of the process, also we selected piping size and material according to the design operation of temperature, pressure and relevant standards. Keywords: ammonia synthesis section。 energy balance accounting 1 引 言 氨是一種重要的含氮化合 物。大氣中存在有大量的氮，在空氣中氨占 78％（體積分?jǐn)?shù)）以上，它是以游離狀態(tài)存在的。把大氣中的游離氮固定下來并轉(zhuǎn)變?yōu)榭杀恢参镂盏幕衔锏倪^程，稱為固定氮。 在國民經(jīng)濟(jì)中，氨占有重要地位，特別是對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)有著重大意義。液氨可以直接用作肥料，它的加工產(chǎn)品有尿素、硝酸銨、氯化氨和碳酸氫氨以及磷酸銨、氮磷鉀混合肥等。由氨制成的硝酸，是各種炸藥和基本原料，如三硝基申苯，硝化甘油以及其它各種炸藥。 本設(shè)計流程簡潔明暢，工藝條件溫和，操作簡易方便。按國家現(xiàn)行基本建設(shè)政策和市場價格對本項目進(jìn)行了財務(wù)評價計算。其它各項效益指標(biāo)及盈虧平衡分析結(jié)果均表明本項目具有很強(qiáng)的抗風(fēng)險能力。 本設(shè)計包括設(shè)計說明書和圖紙兩部分。圖紙包括工藝流程圖，主設(shè)備圖等?；适寝r(nóng)業(yè)的主要肥料，而其中的氮肥又是農(nóng)業(yè)上應(yīng)用最廣泛的一種化學(xué)肥料，其生產(chǎn)規(guī)模、技術(shù)裝備水平、產(chǎn)品數(shù)量，都居于化肥工業(yè)之首，在國民經(jīng)濟(jì)中占有極其重要的地位。 以氨為主要原料可以制造尿素、硝酸銨、碳酸氫銨、硫酸銨、氯化銨等氮素肥料。此外，液氨本身就是一種高效氮素肥料，可以直接施用，一些國家已大量使用液氨。 我國的氮肥工業(yè)自 20世紀(jì) 50年代以來不斷發(fā)展壯大目前合成氨產(chǎn)量已躍居世界第一位現(xiàn)已掌握了以焦炭、無煙煤、焦?fàn)t氣、天然氣及油田伴生氣和液態(tài)烴多種原料生產(chǎn)合成氨、尿素的技術(shù)形成了特有的煤、石油、天然氣原料并存和大、中、小生產(chǎn)規(guī)模并存的生產(chǎn)格局。氮肥工業(yè)已基本滿足了國內(nèi)需求在與國際接軌后具備與國際合成氨產(chǎn)品競爭的能力今后發(fā)展重點是調(diào)整原料和產(chǎn)品結(jié)構(gòu)進(jìn)一步改善經(jīng)濟(jì)性。 合成氨工業(yè)是氮肥工業(yè)的基礎(chǔ)在國民經(jīng)濟(jì)中占 有重要的地位。目前合成氨工業(yè)的發(fā)展方向是優(yōu)化原料路線實現(xiàn)制氨原料的多元化引進(jìn)先進(jìn)的煤氣化工藝制取合成氣降低產(chǎn)品成本改善生產(chǎn)環(huán)境 ； 同時研究開發(fā)簡單可行又可就地取得原料制取合成氣的潔凈煤氣化技術(shù)這也是我國目前占氮肥生產(chǎn)總量 60%左右的中小型氮肥廠亟待要解決 的問題。 3 合成氨技術(shù)的發(fā)展趨勢 由于石油價格的飛漲和深加工技術(shù)的進(jìn)步 ， 以 “ 天然氣、輕油、重油、煤 ” 作為合成氨原料 結(jié)構(gòu)、并以天然氣為主體的格局有了很大的變化。其結(jié)構(gòu)調(diào)整包括原料結(jié)構(gòu)、品質(zhì)構(gòu)調(diào)整。 根據(jù)合成氨技術(shù)發(fā)展的情況分析估計未來合成氨的基本生產(chǎn)原理將不會出現(xiàn)原則性的改變其技術(shù)發(fā)展將會繼續(xù)緊 密圍繞 “ 降低生產(chǎn)成本、提高運(yùn)行周期改善經(jīng)濟(jì)性 ” 的基本目標(biāo)進(jìn)一步集中在 “ 大型化、低能耗、結(jié)構(gòu)調(diào)整、清潔生產(chǎn)、長周期運(yùn)行 ” 等方面進(jìn)行技術(shù)的研究開發(fā)。在合成氨裝置大型化的技術(shù)開發(fā)過程中 其焦點主要集中在關(guān)鍵性的工序和設(shè)備 即合成氣制備、合成氣凈化、氨合成技術(shù)、合成氣壓縮機(jī)。 第一，以 “ 油改氣 ” 和 “ 油改煤 ” 為核心的原料結(jié)構(gòu)調(diào)整和以 “ 多聯(lián)產(chǎn)和再加工 ” 為 核心的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)調(diào)整 是合成氨裝置 “ 改善經(jīng)濟(jì)性、增強(qiáng)競爭力 ” 的有效途徑。生產(chǎn)過程中不生成或很少生成副產(chǎn)物、廢物 實現(xiàn)或接近 “ 零排放 ” 的清潔生產(chǎn)技術(shù)將日